CN104509164B - 多宿主移动中继 - Google Patents
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Abstract
一种位于移动的交通工具内的移动中继节点，所述移动中继节点与多个无线移动设备(UE)存在通信会话并具有经由第一通信链路到源基站的通信链路。当所述交通工具从所述源基站的覆盖区域移动到目标基站的覆盖区域时，所述中继节点执行切换流程，所述切换流程发起与所述目标的第二通信链路，同时维持和继续中继所述UE和所述源之间的通信。一旦所述第二通信链路为活动的，所述中继节点通过所述第二通信链路将UE流量从所述源基站转换到所述目标基站，然后释放所述第一通信链路。
Description
技术领域
本发明大体上涉及无线通信系统，具体而言涉及无线网络架构和方法，其为在快速变化的环境中操作的用户设备(UE)利用移动中继节点(mRM)。
背景技术
在过去几年里，基于不同通信标准和协议(例如CDMA、UMTS和GSM等)开发了各种电信网络。近来，利用中继节点提供另一层接入点与基站(或基本节点)通信的概念正在被关注。这种中继节点位于网络中的固定点处。本发明涉及中继节点，不管电信网络中部署的通信标准或协议。然而，为了便于理解，本发明参考特定类型的网络进行描述。
第三代合作伙伴计划(3GPP)已经描述了移动网络的长期演进(LTE)升级。在LTE规范中，无线接入接口和网络通常称为演进型UMTS陆地无线接入(E-UTRA)。E-UTRA有时也称为E-UTRAN。有关E-UTRA标准和总体描述的进一步信息，参考3GPP技术规范(TS)36.300V10.5.0(2011-09)(第10版)，其以引用方式并入本文。
E-UTRA旨在取代UMTS、HSDPA和HSUPA技术，并且与W-CDMA不同且不兼容。该标准提供了较高的数据速率和较低的时延，是为分组数据设计的。这将允许网络运营商提供音频、高速交互式应用、大数据传递和特性丰富的移动性IPTV。E-UTRA(和LTE)已被设计为当前GSM/EDGE、UMTS/HSPA、CDMA2000/EV-DO和TD-SCDMA无线接口的单一演进。
参见图1，示出了典型的E-UTRA网络架构以及演进型分组核心网(EPC)的一部分。E-UTRA网络包含演进型节点B(eNodeB或eNB)的部署。eNodeB执行类似于在UTRAN中使用的单独NodeB和无线网络控制器(RNC)的功能，而NodeB是在UMTS网络中作为实体使用的一个术语，该实体功能上等同于在GSM中使用的基站收发信台(BTS)。
如图1所示，当前架构和系统100包含多个eNodeB(即接入点)102和多个移动管理实体/业务网关(MME/S-GW)104。应了解，MME/S-GW104构成EPC的一部分，并且MME和S-GW实体可集成或分离。MME实体负责信令(控制平面)，而S-GW实体负责数据(用户或数据平面)。eNodeB102可通过X2接口彼此互联，而每个eNodeB102通过S1接口连接到一个或多个MME/S-GW104。系统100包含多个无线终端通信设备(被称为用户设备或UE)110，其可包含无线移动电话、PDA、平板电脑和计算机等。如图所示，UE110a与一个eNodeB102进行无线通信，而UE110b和110c则与另一eNodeB102进行无线通信。
尽管未示出，EPC包含附加实体或设备，包含连接到外部分组数据网络(例如互联网)的PDN网关(P-GW)。PDN实体也负责管理数据流(被称为用户平面或数据平面)。尽管只示出了三个eNodeB102和两个MME/S-GW104，或多或少的eNodeB102和MME/S-GW104可组成系统100。
E-UTRA(第10版)中提供一种“中继节点”(RN)概念，该概念支持包含无线地连接到eNodeB102的中继节点(RN)。图2示出了具有RN106和施主eNodeB(DeNodeB)108的E-UTRA系统。在该网络配置中，UE110a与一个eNodeB102进行无线通信，而UE110b和110c则与RN106进行无线通信。这些无线地连接到中继节点(RN)的eNodeB被称为“施主”eNodeB(DeNodeB)。RN106和DeNodeB108之间的接口被称为Un接口。应了解，RN106用于终止E-UTRA空中接口(和UE110b以及110c)的无线协议并提供/终止S1和X2接口。尽管只示出了一个RN106和一个DeNodeB108，系统100可包含多个RN和DeNodeB。关于E-UTRA和E-UTRAN的附加技术信息，参考技术规范“3GPP TS36.300V10.5.0(2011-09)”。
然而，这些RN是有针对性的并且功能上限制为固定的，这意味着中继节点在系统中被设计为固定的(也就是非可移动的)。因此，在RN操作期间，RN的DeNodeB预计不会变化。
已确定在高速移动场景中(例如，当UE正相对快速移动，比如在移动的客运火车上)，很难沿着UE的路径利用典型的eNodeB网络配置。在这种高速火车场景中存在若干问题：大量UE集中在一个小空间中(导致高流量负荷)，很高的速度(导致每秒有许多切换和由无线信号的高多普勒频移引起的性能下降)，以及穿过被很好地屏蔽的火车车厢(车厢)的无线信号的高穿透损耗，导致火车内的信号覆盖弱。
参见图3A，示出了典型图示的系统300，其中可并入本发明并且本发明是有利的。系统300包含描述为沿着道路或轨道(或路径)304从左向右行驶的移动的交通工具(或对象)302。系统300中还示出两个eNodeB102a和102b(eNB1和eNB2)，它们沿着路径304以一定间隔排列并定位，用于并可操作于通过位于移动的交通工具302上的一个或多个无线接入设备306(只示出了一个)提供无线通信功能和无线通信链路。如图所示，每个eNodeB102a和102b具有图3A中以虚线描绘的预定覆盖区域。应了解，无线接入设备306附于移动的交通工具302。
在图3A所示的示例中，移动的交通工具是显示为具有三节客车车厢或车厢310的高速火车。现参见图3B，示出了客车厢310中的一个的轮廓，这示出了包含天线307a和天线307b的无线接入设备306。虚线还示出了客车厢310内大概的无线通信覆盖区域。应理解，每个车厢310可具有一个或多个接入设备306，并且接入设备306的数量可少于、等于或大于客车厢310的数量(取决于功率和覆盖区域等)。
在图3B的客车厢310内示出了多个用于并可操作于与接入设备306进行无线通信的无线移动设备312。该无线移动设备312被称为UE(用户设备)，并且可与UE110相同或相似。这些UE可以是移动电话、智能手机、平板电脑和无线计算机等，还可能是任何具有无线通信能力的设备。
发明人已确定，由于这种高速移动场景中的高流量负荷、快速切换和高穿透损耗需求，仅仅沿着路径利用大量的eNodeB是不够的(并且相对昂贵)。另一个可能的解决方案可包含使用射频RF中继器和基于陆地的eNodeB。在该解决方案中，尽管交通工具内的覆盖可通过增强RF信号提高，甚至可通过非常复杂的电路来减少多普勒频移，这些问题仅可被部分补偿。例如，由于RF中继器仅增强、过滤然后重传接收到的信息，其也增强并重传从环境中接收到的任何噪音。另外，RF中继器的内部电路将额外的噪音添加到所需信号。这限制了可使用简单的RF中继器在移动的交通工具内达到的信噪比，从而限制了交通工具内覆盖的改善。
另一个可能的解决方案是使用卫星链路进行回程。这可解决上述一些问题，但是卫星链路的有限带宽和长传输时延将可能给有很多UE的大型铁路(在火车上容易比在其他类型的交通工具中消耗更多数据)造成瓶颈。另一个具有基于卫星的中继解决方案的问题是对于来自地形和人为干扰(例如丘陵、山脉、隧道和建筑物等)的覆盖障碍的弱点。
发明人已确定并设想，利用安装在火车上的“移动”中继节点可构成可能的解决方案。位于火车内的UE将相对于中继节点相对固定出现，或最多以使用者在车厢内的步行速度移动。因为没有预期这样的UE将需要切换到提供火车外覆盖的eNodeB，直到火车停靠站台，不需要对这些UE进行高速切换。UE唯一的潜在切换是在一个中继节点和另一个提供车厢内覆盖的中继节点之间，或者在两个不同的车厢之间。因此，在这种切换的执行期间，涉及的UE会相对于RN进行慢速移动。
然而，依赖当前描述的RN(如当前第10版LTE标准中描述的)不是可行的方案。因为当前的RN设计为不变的/固定的(即不支持RN从一个施主eNodeB切换到另一个施主eNodeB)。因此，当火车沿着路径从一个施主eNodeB的覆盖移动到另一个施主eNodeB时，无法从当前RN无法获得连续服务。
对于移动UE，介绍了家庭eNodeB和家庭MME/S-GW的概念(尽管在图1中未明确示出)。
当前3GPP标准(第10版)介绍了中继节点(RN)概念。本文中还介绍了术语“RN_UE”和“RN_Cell”以逻辑上和/或物理上描述或说明网络中不同的功能(并且描述不同的概念)。具体而言，术语“RN_UE”用于表示对DeNodeB显示为UE(下行)的RN的逻辑部分(设备/实体)，而术语“RN_Cell”用于表示对UE显示为小区(上行)的RN的逻辑部分(设备/实体)。
当试图再使用第10版标准的固定RN来对“移动”RN(mRN)提供支持，出现了若干问题。首先，在第10版中，RN_UE的S-GW/P-GW是与服务DeNodeB共置的逻辑实体。改变RN_UE的服务DeNodeB需要RN重新开始至少涉及重配置RN_UE的P-GW、IP地址和OAM的流程。其次，当前RN_Cell被EPC视为DeNodeB的小区。由于RN_Cell的CGI(全球小区ID)与服务eNodeB相关联(即与DeNodeB共享相同的全球eNodeB ID)，改变RN_UE的服务DeNodeB需要改变RN_Cell的ECGI。并且，RN_Cell的配置和设置通过OAM执行，并且由DeNodeB改变和RN配置造成的伴随时延可能是重要的并阻止了可信的切换。
因此，无线网络架构中需要使用新的“移动”RN和功能，该无线网络架构支持许多UE并进行其本身和源以及目的服务eNodeB之间的快速切换。
发明内容
根据一项实施例，提供一种多宿主移动中继节点切换方法。所述方法包含在移动中继节点和第一基站之间建立第一通信链路，所述移动中继节点固定在移动的交通工具上；在所述移动中继节点和多个UE之间建立多个通信会话，所述多个UE接近所述移动的交通工具并且以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动；在所述移动中继节点和第二基站之间建立第二通信链路；以及当所述交通工具从第一区域向第二区域移动时，执行从所述第一基站到所述第二基站的移动中继节点切换。
在另一项实施例中，提供一种在移动的交通工具中使用的移动中继节点。所述移动中继节点包含处理器、耦合到所述处理器的存储器和耦合到所述处理器的收发器。所述移动中继节点用于：与第一基站建立第一通信链路，与多个UE建立多个通信会话，所述UE部署于所述移动的交通工具并且以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动，通过所述第一通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据，与第二基站建立第二通信链路，以及当所述交通工具从第一区域向第二区域移动时将所述移动中继节点从所述第一基站切换到所述第二基站，并且随后通过所述第二通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据。
在又一项实施例中，提供一种在无线通信网络中使用的切换方法。所述方法包含在移动中继节点和源施主演进型NodeB(DeNB)设备之间建立第一通信链路，所述移动中继节点固定在移动的交通工具上。在所述移动中继节点和多个无线设备之间建立多个通信会话，所述多个无线设备接近所述移动的交通工具并且以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动。所述方法进一步包含在所述移动中继节点和第二基站之间建立第二通信链路，以及当所述交通工具从第一区域向第二区域移动时，将所述移动中继节点从所述第一基站切换到所述第二基站。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1描绘了根据3GGP LTE标准的当前E-UTRA网络的高级图示；
图2描绘了包含中继节点和施主eNodeB的图1中的E-UTRA网络的高级图示；
图3A描绘了示例性图示的无线通信系统和本发明可被并入且有利利用的应用；
图3B示出了图3A所示系统中火车的客车车厢内的本地无线网络；
图4描绘了根据本发明的示例性通信网络架构或包含移动中继节点的系统400；
图5A描述了本发明所述的无线通信系统和具有移动中继节点的应用；
图5B示出了图5A所示系统中火车的客车车厢内的本地无线网络；
图6A和6B示出了根据本发明的移动中继节点和DeNodeB的替代性配置；
图7A示出了根据本发明的方法和移动中继节点的一项实施例；
图7B示出了根据本发明的方法和移动中继节点的另一项实施例；
图8示出了根据本发明的移动中继节点的方框图；
图9A、9B和9C示出了与图7A中描述的实施例相关联的切换流程(以消息流程图的形式)；
图10A和10B示出了与图7B中描述的实施例相关联的切换流程(以消息流程图的形式)；以及
图11描绘了示出了图9A所示的中继节点附着和中继节点配置步骤的更详细的消息流程图。
具体实施方式
图4示出了本发明所述的示例性通信网络架构或系统400。图4所示的系统或网络400仅作说明用途。系统100的其他实施例可在不脱离本发明范围的情况下使用。下文中参考“标准”意味着包括所参考标准的现有和未来的版本，和包括本文所揭示并主张的主题的原则的标准。
在该示例中，系统400是较大接入服务网络(未示出)的一部分，并且系统400包含若干无线终端通信设备(称为UE)404。这些UE404可包含无线移动电话、PDA、平板电脑和计算机等。该系统400还包含一个或多个施主eNodeB(DeNodeB)402和一个或多个与多个UE404进行无线通信的移动中继节点(mRN)406。该系统400可包含附加的DeNodeB402、UE404和mRN406，并且还可保包括其他网络设备，如其他eNodeB。
如图4所示，UE404a、404b、404c和404d通过无线通信链路与mRN406(经由天线407a)通信，而UE404x显示为通过无线通信链路与DeNodeB402通信。UE404a可通过一个或多个无线通信标准或协议(例如LTE(UE404a)、UMTS(UE404b)、GSM(UE404c)和WiFi(UE404d)等)与mRN406通信，而UE404x使用LTE标准或协议与DeNodeB402通信。
上行，mRN406根据LTE与DeNodeB402(经由天线407b)进行无线通信。在所示示例中，mRN406包含无线接入转换(RAT)功能，该功能使得mRN406与根据不同于LTE的标准或协议操作的UE进行通信。通过使用该功能，mRN406另一侧的一部分通信流量可根据LTE产生。
在DeNodeB402和数据包路由器408之间发生无线或有线通信。与mRN406相似，路由器408可包含转换功能，该功能使得路由器与LTE核心网410a、UMTS核心网410b、GSM核心网410c和互联网410d进行通信。因此，mRN406、DeNodeB和路由器408可用于不仅携带LTE业务，还携带来自根据UMTS、GSM和互联网等操作的UE的数据。
参考图5A，示出了示例性系统500，其中可并入系统400的一部分。系统500包含描述为沿着道路或轨道(或路径)504从左向右行驶的移动的交通工具502。系统500中还示出两个DeNodeB402a和402b(DeNB1和DeNB2)，它们沿着路径504以一定间隔排列并定位，用于并可操作于通过位于移动的交通工具502上的一个或多个移动中继节点(mRN)406提供无线通信功能和无线通信链路。如图所示，每个DeNodeB402a和402b具有图5A中以虚线描绘的预定的覆盖区域。应了解，mRN406相对于移动的交通工具502是固定的，但是相对于DeNodeB402a和402b是移动的。
在图5A所示的示例中，移动的交通工具502是显示为具有两个客车车厢或车厢510的高速火车。现参见图5B，示出了一个客车厢510的轮廓，客车厢510示出了mRN406。虚线还示出了客车厢510内大概的无线通信覆盖区域。应理解，每个车厢510可具有一个或多个mRN406，并且mRN406的数量可少于、等于或大于客车厢510的数量(取决于功率和覆盖区域等)。
系统400可包含其他部件、设备或网络，而图4仅说明了一个示范性配置来协助为本领域技术人员描述该系统和操作。图4中表示的系统可使用不同的术语或系统术语来描述，例如使用术语接入终端(AT)或移动订户终端(MS或MT)和基站或基站收发信台(BTS)，以及使用任何给定术语来描述系统100中的设备并非旨在限制本发明的范围。
常规的中继节点、eNodeB和DeNodeB的结构和功能通常是众所周知的。这些设备通常包含不同的部件，例如处理单元、控制器和网络接口，必须包含但不限于微处理器、微控制器、存储设备和/或逻辑电路，并且它们可适于实施不同的算法和/或协议。除了本文指出的或与本发明的理解有关的描述，没有提供这些设备的常规部件和软件流程(功能)的附加描述，因为这为所属领域的技术人员所知。应理解，可使用任何适合的硬件、软件、固件或其组合来构造或配置mRN406和DeNodeB402a和402b(以及eNodeB)以提供所属领域的普通技术人员已知的功能。mRN406和DeNodeB402a和402b将包含根据一个或多个实施例的下文所述的附加功能。
UE404表示用户或订户在系统400上/内的通信会话期间利用的设备。每个UE404通常包含一个处理器、存储器、收发器和天线，并且可使用任何适合的硬件、软件、固件或其组合是构造或配置以通过网络传输和接收信息。这些设备可进一步包含输入/输出设备，该输入/输出设备具有麦克风和扬声器以捕获和播放音频信息，以及照相机和/或显示器以捕获/显示视频信息。例如，每个UE404可以是一个电话、可视电话、计算机、个人数字助手、移动电话、只能手机、平板电脑，或诸如此类，等等。
总体而言，本发明描述了一个或多个位于或附于移动的交通工具上的“移动”中继节点的使用，该移动的交通工具作为随着该移动的交通工具而同样移动的UE的接入点。例如，该移动的交通工具可以是火车、汽车、飞机或其他通常跨距离运输大量人员的交通工具。移动RN打算并设计在以时速约50公里或更快速度的移动的交通工具上使用，确切地说是在以时速约100公里或更快速度移动的交通工具上，更确切地说是在时速超过200公里的火车上。
在操作时，以火车为例，位于移动的火车上的UE与移动中继节点进行通信会话。移动中继节点与位于沿火车路径的DeNodeB进行无线通信。随着火车的移动，移动中继节点进行切换，因为火车行驶进出各个DeNodeB的覆盖区域。
应理解，UE404以与mRN406大致相同的速度(和方向)移动，而mRN406以与移动的交通工具502大致相同的速度移动。换句话说，mRN406的位置相对于移动的交通工具或交通工具502是固定的。并且，mRN406相对于系统中的DeNodeB是移动的。
类似于先前所描述的，术语“RN_UE”用于表示对DeNodeB402显示为UE(下行)的RN406的逻辑部分(设备/实体)，而术语“RN_Cell”用于表示对UE404显示为小区(上行)的RN406的部分(设备/实体)。
此外，每个RN设备406可包括多个RN_UE和多个RN_Cell。这些多个RN_UE和多个RN_Cell可以是本质上为物理的，或可以是单一RN设备406的操作软件环境中的逻辑实例化。
一个RN_UE(从DeNodeB402看)可划分为RN_UE1和RN_UE2(或更多)，每个都是一个例示。在该实施例中，DeNodeB认出中继节点(RN_UE1和RN_UE2)的每个例示，并与每个RN_UE通信，因为它是单独的UE设备。实现这一点的一个方法是给每个RN_UE指派不同的ID。
类似地，一个RN_Cell(从UE404看)可划分为RN_Cell1和RN_Cell2(或更多)，每个都是一个例示。在该实施例中，UE认出作为单独小区/节点的中继节点(RN_Cell1和RN_Cell2)的每个例示，并与中继节点通信，因为它是两个中继节点。实现这一点的一个方法是给每个RN_Cell指派不同的ID。
现转向图7A，说明了一个实施例，其中mRN406用于包含RN_UE1、RN_UE2、RN_Cell1和RN_Cell2。如图所示，RN_UE1被实例化并用于与DeNodeB402a(例如，mRN406是DeNodeB402a的UE)通信，而RN_UE2被实例化并用于与DeNodeB402b(例如，mRN406是DeNodeB402b的UE)通信。类似地，RN_Cell1被实例化并用于与一组UE710通信，而RN_Cell2被实例化并用于与一组UE720通信。
总体而言，下文描述了当406从Cell1移动到Cell2时将移动中继节点(mRNA)406从DeNodeB1402a切换到DeNodeB2402b的流程。
假设mRN406的RN_UE1已经连接(例如，建立了通信链路)到DeNodeB1402a，交通工具中的UE710、720的两个组(全部)都由RN_Cell1服务。当交通工具移动到DeNodeB2402a的覆盖区域中(例如，当信号强度达到预定级别)，RN_UE2连接并创建到DeNodeB2402b的通信链接。mRN406发起并将UE710、720的两个组(全部)从RN_Cell1切换到RN_Cell2。各切换可连续地(个别地，或在小组内连续地)，或可作为组HO(基本同步地)执行以减少HO时延和信令负荷。
在这个阶段，RN_Cell1和RN_Cell2将为活动的并同时进行传输。为了最小化这两个RN小区之间的潜在干扰，可根据需要使用不同的技术。例如，RN_Cell1和RN_Cell2可在不同的载波频率上进行传输。
在替代性实施例中，RN_Cell1和RN_Cell2可具有交通工具内(例如火车车厢)不同的覆盖区域，并且RN_Cell2的覆盖区域可增加而RN_Cell1的覆盖区域可缩小，直到所有的UE都从RN_Cell1切换到RN_Cell2。
当所有UE都连接到RN_Cell2之后，RN406可RN_UE1将从DeNodeB1_Cell1断连(分离)，并且mRN406和EPC之间的RN_Cell1的S1连接和mRN406与相邻eNB之间的RN_Cell1的x2连接都被释放。
应了解，随着交通工具不断移动并到达DeNodeB3的覆盖区域Cell3(未示出)，RN_UE1连接并创建到DeNodeB3(未示出)的通信链接。并且重复上述的切换流程。此外，在该实施例中，mRN406的两个RN_UE(RN_UE1和RN_UE2)和两个RN_Cell(RN_Cell1和RN_Cell2)交替工作以支持高速交通工具场景。尽管如上所述，如果需要，多于两个这样的实体可在mRN406内进行实例化。
在上述实施例中，不需要将RN_UE S-GW/P-GW从DeNodeB402a重新定位到DeNodeB402b。因为在移动RN406的每个HO后将存在与新DeNodeB2402b相对应的新RN_UE2。此外，可以定义RN_Cell的E-UTRAN小区全球ID(ECGI)以与其相关联的DeNodeB的ID兼容。因此，有关将流量路由到正确DeNodeB的问题应消除或减少。
如上所述，当mRN406从DeNodeB1402a移动到DeNodeB2402b时，将触发多个切换以将所服务的UE从RN_Cell1切换到RN_Cell2。在高速交通工具场景中，限制了HO时长，因此，有利于一组HO(所有的同时，或几组连续地)减少时延和信令负荷。对于后向兼容，可进一步优化网络实体之间的X2/S1HO消息。例如，单一X2/S1HO消息可包含多个UE上下文。在这种情况下，RN406可使用单一X2/S1HO消息发起并切换所有所服务的UE或部分所服务的UE。
现转向图7B，示出了另一个实施例，其中mRN406用于包含RN_UE1、RN_UE2和单个RN_Cell(识别为RN_Cell1)。如图所示，RN_UE1被实例化并用于与DeNodeB402a(例如，mRN406是DeNodeB402a的UE)通信，而RN_UE2被实例化并用于与DeNodeB402b(例如，mRN406是DeNodeB402b的UE)通信。可以理解，mRN配置了两个RN_UE实体但是仅有单个RN_Cell实体。RN_Cell1服务于所有UE(UE710、720的两个组)并与所有UE通信。
总体而言，下文描述了当mRN406从Cell1移动到Cell2时将mRN406从DeNodeB1402a切换到DeNodeB2402b的流程。
假设mRN406的RN_UE1已经连接(例如，建立了通信链路)到DeNodeB1402a，交通工具中的UE710、720的两个组(全部)都由RN_Cell1服务。当交通工具移动到DeNodeB2402a的覆盖区域中，RN_UE2连接并创建到DeNodeB2402b的通信链接。接着将mRN406从DeNodeB1402a切换到DeNodeB2402b。应了解，UE710、720不需要知道mRN切换。mRN406将UE/mRN通信从mRN/DeNodeB1通信路径(通过RN_UE1)切换到mRN/DeNodeB2通信路径(通过RN_UE2)。
因为mRN406仅配置了单个RN_Cell，mRN406所服务的UE不需要知道从DeNodeB1402a到DeNodeB2402a的mRN406的HO。有关切换的消息仅在源和目标DeNodeB之间以及DeNB和EPC节点(MME/S-GW)之间交换，并且没有HO命令发送到UE。根据该实施例，在mRN406切换后，应将单个RN_Cell的E-UTRAN小区全球ID(ECGI)改变为对应DeNodeB2402b的ECGI。
应理解，图7A和7B的实施例具有不同的优势和缺点。在图7B的实施例中，mRN406从逻辑上/功能上划分为第一“虚拟”mRN406a(例如RN_UE1和RN_Cell1)和第二“虚拟”mRN406b(例如RN_UE2和RN_Cell2)。建立第二虚拟mRN用于连接到目标/目的小区。以这种方式划分为多个“虚拟”mRN(或例示)的移动中继节点称为“多宿主”移动中继节点。因此，mRN406对上行网络作为两个单独的中继节点(RN_UE1、RN_UE2)出现。
一旦建立第二连接，用户流量从第一连接移动或转变到第二连接。一旦所有的用户流量都已切换到第二连接，mRN406到目标/目的小区中DeNodeB2402b的切换已完成，并且RN_UE1到源小区中DeNodeB1402a的连接被终止(即虚拟mRN406a)。mRN406所服务的UE的EPC连接也已经从DeNodeB1/RN-UE1移动到DeNodeB2/RN-UE2。该流程可要求适当增强S1HO过程和对EPC的消息传递，或增强X2HO过程和eNB之间的消息传递。
现转向图6A和6B，示出了两个实施例，这两个实施例说明本文所描述的启示和技术适用于不同的网络配置。图6A示出了一个配置，其中RN_UE的S-GW/P-GW的功能独立于DeNodeB实施。图6B示出了一个配置，其中RN_UE的S-GW/P-GW的功能在DeNodeB内实施。应了解，图6B所示的配置是提及的第10版标准所述的标准方案。
现转向图9A、9B和9C，示出了与图7A中描述的实施例相关联的切换流程900(以消息流程图的形式)。此时，UE710、720已经附着到网络上，并且分组数据经由虚拟mRN406a(RN_UE1和RN_Cell1)在UE710、720和DeNodeB1402a之间，以及在DeNodeB1402a和UE S-GW/P-GW实体430之间流动(携带)。应理解，mRN406附着且被视为到DeNodeB1402a的UE(RN_UE1)，而mRN406配置为且被视为到UE710、720的蜂窝站(RN_Cell1)。
因此，要在UE710、720、mRN406(RN_Cell1)和DeNodeB402a之间建立初始分组数据通信，需要在mRN406和DeNodeB1402a之间建立第一通信链接，并且在mRN406和接近移动的交通工具(并以与该移动的交通工具大致相同的速度移动)的多个UE710、720之间之间建立多个通信会话。
随着交通工具510移动到DeNodeB2402b的覆盖区域，mRN406检测到DeNodeB402b的存在并决定其应附着到DeNodeB2402b。任何合适的检测和/或决定方法可由mRN406实施或使用，例如包含检测到高于阈值的DeNodeB2402b信号强度，或检测到DeNodeB2402b信号强度在DeNodeB1402a信号强度的一定界限内。
mRN406执行附着过程/流程910，并且mRN406附着到DeNodeB2402b。在该流程中，mRN406附着到DeNodeB2402b并被DeNodeB2402b视为UE(RN_UE2)。一旦附着，mRN406执行配置过程/流程920，并且mRN406配置为且被识别为到UE710、720的潜在蜂窝站(RN_Cell2)。图11及下文更详细地说明了中继节点附着和配置过程。
指派一个ECGI给RN_Cell2，该ECGI与指派给RN_Cell1的ECGI不同。RN_Cell2的ECGI对EPC将其确定为DeNodeB2402b的小区，而RN_Cell1的ECGI确定其为DeNodeB1402a的小区。mRN406的RN_Cell2被激活并向UE700、710传输控制消息/信道(例如同步信道)。mRN406的RN_Cell1向UE700、710传输测量控制消息，指引这些UE测量并上报来自RN_Cell2的信号强度。mRN406的RN_Cell1从UE接收测量报告消息。mRN406作出决定将UE从虚拟mRN406a(RN_Cell1)切换到虚拟mRN406b(RN_Cell2)。无线资源控制(RRC)连接重配置消息(移动控制)从RN_Cell1发送到UE710、720，同步消息则从UE返回到RN_Cell2。mRN406给UE分配上行信道并计算定时提前TA校正以便UE710、720与RN_Cell2通信。上行信道分配信息和定时提前TA校正被发送到UE710、720。通过此信息，UE响应RRC连接重配置过程已经在mRN406分配的用于与RN_Cell2通信的指派上行信道上完成。
一旦实现UE的RRC配置，mRN406生成并传输到目标DeNodeB2402b的路径转换请求。作为响应，目标DeNodeB2402b创建UE710、720(其到EPC的数据路径将最终转换到EPC)的UE上下文。目标DeNodeB2转发该路径转换请求到MME420，MME420更新UE的上下文。随后，MME生成用户平面更新请求，该请求被传输到UE S-GW/P-GW实体430。作为响应，UE S-GW/P-GW实体430转换UE710、720的下行信道/路径，使得数据下行信道/路径切换到目标DeNodeB2402b(而不是原始的源DeNodeB1402a)。
一旦下行数据路径被转换，UE S-GW/P-GW实体430接着发送结束标记到DeNodeB1402a和mRN406。该结束标记向DeNodeB1402a指示特定UE(在该情况下是UE710或720)的数据流的结束。现在，分组数据经由虚拟mRN406b(RN_UE2和RN_Cell2)在UE710、720和DeNodeB2402b之间，以及在DeNodeB2402b和UE S-GW/P-GW实体430之间流动(携带)。
一旦UE分组数据经由DeNodeB2402b流动，UE S-GW/P-GW实体430发送用户平面更新响应消息到MME420，MME420发送路径转换响应消息到DeNodeB2402b，DeNodeB2402b发送路径转换响应消息到mRN406(RN_UE2)。这些消息验证路径转换过程已经成功完成。路径转换响应消息还可完成或更新UE上下文信息(例如向EPC更新UE的S1接口的逻辑寻址)。
DeNodeB2402b生成并传输到源DeNodeB1402a的UE上下文释放消息，请求或指示其为UE710、720释放上下文。接着DeNodeB1刷新UE710、720的任意剩余缓冲数据到mRN406。DeNodeB1402a释放UE上下文和分配给UE710、720的任意资源。
一旦mRN406确定所有UE710、720都已从RN_Cell1切换到RN_Cell2，mRN406接着执行分离过程，该分离过程分离或终止到DeNodeB1402a的RN_UE1连接。作为响应，DeNodeB1402a释放分配给mRN406的RN_UE1的任意资源，并释放DeNodeB1402a的UE上下文。
现转向图10A和10B，示出了与图7B中描述的实施例相关联的切换流程1000(以消息流程图的形式)。此时，UE710、720已经附着到网络上，并且分组数据经由虚拟mRN406a(RN_UE1和RN_Cell1)在UE710、720和DeNodeB1402a之间，以及在DeNodeB1402a和UE S-GW/P-GW实体430之间流动(携带)。应理解，mRN406附着且被视为到DeNodeB1402a的UE(RN_UE1)，而mRN406配置为且被视为到UE710、720的蜂窝站(RN_Cell1)。
随着交通工具510移动到DeNodeB2402b的覆盖区域，mRN406检测到DeNodeB402b的存在并决定其应附着到DeNodeB2402b。任何合适的检测和/或决定方法可由mRN406实施或使用，例如包含检测到高于阈值的DeNodeB2402b信号强度，或检测到DeNodeB2402b信号强度在DeNodeB1402a信号强度的一定界限内。
mRN406执行附着过程/流程，并且mRN406附着到DeNodeB2402a。在该流程中，mRN406附着到DeNodeB2402b并被DeNodeB2402b视为UE(RN_UE2)。请注意，由于已经配置了RN_Cell1，所以不需要配置过程。图11和下文更详细地说明了中继节点附着过程。
和图9A-9C中示出的流程900不同，没有创建RN_Cell2，不需要配置RRC或将UE710、720从一个小区切换到另一个小区。
mRN406作出决定将UE数据的路径从RN_UE1“转换”到RN_UE2，并且mRN406生成并传输到目标DeNodeB2402b的路径转换请求。作为响应，目标DeNodeB2402b创建UE710、720(其到EPC的数据路径将最终转换到EPC)的UE上下文。目标DeNodeB2转发该路径转换请求到MME420，MME420更新UE的上下文。请注意，在该过程中，RN_Cell1在到EPC(MME)的消息中使用了新ECGI。该新ECGI对EPC将其确定为的DeNodeB2402b小区。而RN_Cell1继续在某些控制消息中向UE710、720传输其旧的ECGI。随后，MME生成用户平面更新请求，该请求被传输到UES-GW/P-GW实体430。作为响应，UE S-GW/P-GW实体430切换UE710、720的下行信道/路径，使得数据下行信道/路径现在切换到目标DeNodeB2402b(而不是原始的源DeNodeB1402a)。
一旦下行数据路径被转换，UE S-GW/P-GW实体430接着发送结束标记到DeNodeB1402a和mRN406。该结束标记向DeNodeB1402a指示特定UE(在该情况下是UE710或720)的数据流的结束。现在，分组数据经由mRN406的RN_UE2和RN_Cell1在UE710、720和DeNodeB2402b之间，以及在DeNodeB2402b和UE S-GW/P-GW实体430之间流动(携带)。
一旦UE分组数据经由DeNodeB2402b流动，UE S-GW/P-GW实体430发送用户平面更新响应消息到MME420，MME420发送路径转换响应消息到DeNodeB2402b，DeNodeB2402b发送路径转换响应消息到mRN406(RN_UE2)。这些消息验证路径转换过程已经成功完成。路径转换响应消息还可完成或更新UE上下文信息(例如向EPC更新UE的S1接口的逻辑寻址)。
DeNodeB2402b生成并传输到源DeNodeB1402a的UE上下文释放消息，请求或指示其为UE710、720释放上下文。接着DeNodeB1刷新UE710、720的任意剩余缓冲数据到mRN406。DeNodeB1402a释放UE上下文和分配给UE710、720的任意资源。
一旦mRN406确定UE710、720(通过RN_Cell1)的所有UE流量都已从RN_UE1切换到RN_UE2，mRN406接着执行分离过程，该分离过程分离或终止到DeNodeB1402a的RN_UE1连接。作为响应，DeNodeB1402a释放分配给mRN406的RN_UE1的任意资源，并释放DeNodeB1402a的UE上下文。一旦RN_UE1从DeNodeB1402a分离，RN_Cell1接着将其在某些控制消息中向UE710、720传输的ECGI改为对应于DeNodeB2402b的新ECGI。请注意，这对UE710、720没有影响，因为ECGI是EPC标识符，并且在移动过程中不被UE使用。
转向图11，提供了示出图9A中所示的中继节点附着过程910和中继节点配置过程920的更详细的消息流程图。应理解，这些消息流和它们表示的过程/流程是常规的并被执行以创建RN_UE(到DeNodeB的连接)和RN_Cell(到UE的连接)。因此，图11示出的特定消息流和功能在本文中将不再进一步描述。
现转向图8，示出了根据本发明的移动中继节点406的方框图。移动RN406包含处理器(其可包含数字信号处理器)800、存储器802、第一收发器804a(RN_Cell)、第二收发器804b(RN_UE)、输入/输出设备806、第一天线808a(用于RN_Cell通信)和第二天线808b(用于RN_UE通信)。可包含其他部件，但未示出。这些部件的操作和结构的细节已经省略，除了为说明本文描述的操作和方法所必需的细节。
在一些实施例中，计算机程序实施或支持一个或多个设备的一些或所有功能或进程，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并在计算机可读介质中体现。短语“计算机可读程序代码”包含任意类型的计算机代码，包含源代码，目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包含能够被计算机访问的任意类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)或任意其他类型的存储器。
阐述本专利文档使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“包含”和“包括”，及其派生词，表示包括但不限于。术语“或者”是包容性的，表示和/或。短语“相关联”和“与之关联”，以及其派生词，可以表示包含、包含在、互连、含有、含在、连接至或相连接、耦接至或相耦接、可互相传播、互相协作、交错、并置、接近、绑定至或被绑定、具有、具有一种属性等等。
然而本发明已描述某些实施例和相关方法，这些实施例和方法的替代和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。相应地，示例实施例的上述描述不能定义或约束本发明。其它变化、替代和改变的示例可以在不脱离本文精神和范围的情况下，由以下权利要求确定。
Claims (20)
1.一种多宿主移动中继节点切换方法，其特征在于，包括：
在第一移动中继节点和第一基站之间建立第一通信链路，所述移动中继节点固定在移动的交通工具上；
在所述移动中继节点和多个UE之间建立多个通信会话，所述多个UE接近所述移动的交通工具并且以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动；
在所述移动中继节点和第二基站之间建立第二通信链路；以及
当所述交通工具从第一区域移动到第二区域时，将所述移动中继节点从所述第一基站切换到所述第二基站；
其中，所述多宿主移动中继节点包括至少一个移动中继节点终端设备和至少一个移动中继节点蜂窝站，所述至少一个移动中继节点终端设备和所述至少一个移动中继节点蜂窝站按照不同的ID进行区分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继节点的切换进一步包括：
通过所述第一通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据；以及
在建立所述第二通信链路之后，将所述多个通信会话传递到所述第二通信链路；以及
在将所有所述多个通信会话传递到所述第二通信链路之后，释放所述第一通信链路。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述第一通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述第一基站；以及
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第一小区作为能够与所述UE通信的所述第一基站的小区。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立所述第二通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站；以及
配置所述移动中继节点以包含可被所述多个UE识别的第二小区作为能够与所述UE通信的所述第二基站的小区。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动中继节点的所述第一小区在所述交通工具上具有第一覆盖区域，所述移动中继节点的所述第二小区在所述交通工具上具有第二覆盖区域，以及所述方法进一步包括：
将已与所述第一小区建立通信会话的至少一个UE从所述第一小区切换到所述第二小区。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当UE数据流量由所述多个通信会话携带，建立所述第二通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站；以及
配置所述移动中继节点以包含可被所述多个UE识别的第二小区作为能够与所述UE通信的所述第二基站的小区。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
检测来自所述第二基站的信号；以及
当所述信号的强度满足预定阈值时执行切换。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述第一通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述第一基站，所述移动中继节点被识别为第一UE，
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第一小区作为能够与所述UE通信的第一蜂窝站；以及
建立所述第二通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站，所述移动中继节点被识别为所述第二基站的小区。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
以第一载波频率在所述第一通信链路上传输；以及
以与所述第一载波频率不同的第二载波频率在所述第二通信链路上传输。
10.一种在移动的交通工具中使用的移动中继节点，所述移动中继节点包括：
处理器；
耦合到所述处理器的存储器；
耦合到所述处理器的收发器；以及
其中所述移动中继节点用于：
与第一基站建立第一通信链路，
与多个UE建立多个通信会话，所述多个UE部署于所述移动的交通工具并以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动，
通过所述第一通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据；
与第二基站建立第二通信链路，以及
当所述交通工具从第一区域移动到第二区域时，将所述移动中继节点从所述第一基站切换到所述第二基站，并且随后通过所述第二通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据；
其中，所述移动中继节点为多宿主移动中继节点，包括至少一个移动中继节点终端设备和至少一个移动中继节点蜂窝站，所述至少一个移动中继节点终端设备和所述至少一个移动中继节点蜂窝站按照不同的ID进行区分。
11.根据权利要求10所述的移动中继节点，其特征在于，所述移动中继节点还用于：
通过所述第一通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据；
在建立所述第二通信链路之后，将所述多个通信会话传递到所述第二通信链路；以及
在将所有所述多个通信会话传递到所述第二通信链路之后，释放所述第一通信链路。
12.根据权利要求10所述的移动中继节点，其特征在于，为了建立所述第一通信链路，所述移动中继节点还用于：
将所述移动中继节点附着到所述第一基站；以及
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第一小区作为能够与所述UE通信的所述第一基站的小区。
13.根据权利要求12所述的移动中继节点，其特征在于，为了建立所述第二通信链路，所述移动中继节点还用于：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站；以及
配置所述移动中继节点以包含可被所述多个UE识别的第二小区作为能够与所述UE通信的所述第二基站的小区。
14.根据权利要求10所述的移动中继节点，其特征在于，当所述多个通信会话携带UE数据流量用于建立所述第二通信链路，所述移动中继节点还用于：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站；以及
配置所述移动中继节点以包含可被所述多个UE识别的第二小区作为能够与所述UE通信的所述第二基站的小区。
15.根据权利要求10所述的移动中继节点，其特征在于，所述移动中继节点还用于：
检测来自所述第二基站的信号；以及
当所述信号的强度满足预定阈值时执行切换。
16.根据权利要求10所述的移动中继节点，其特征在于，为了建立所述第一通信链路，所述移动中继节点还用于：
将所述移动中继节点附着到所述第一基站，所述移动中继节点被识别为第一UE，
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第一小区作为能够与所述UE通信的所述第一基站的小区；以及
为了建立所述第二通信链路，所述移动中继节点还用于：
将所述移动中继节点附着到所述第二基站，所述移动中继节点被识别为所述第二基站的小区。
17.一种在无线通信网络中使用的切换方法，其特征在于，所述方法包括：
在移动中继节点和源施主演进型NodeB(DeNB)设备之间建立第一通信链路，所述移动中继节点固定在移动的交通工具上；
在所述移动中继节点和多个无线设备之间建立多个通信会话，所述多个无线设备接近所述移动的交通工具并且以与所述移动的交通工具大致相同的速度移动；
在所述移动中继节点和第二基站之间建立第二通信链路；以及
当所述交通工具从第一区域移动到第二区域时，将所述移动中继节点从所述源DeNB设备切换到所述第二基站；
其中，所述移动中继节点为多宿主移动中继节点，包括至少一个移动中继节点终端设备和至少一个移动中继节点蜂窝站，所述至少一个移动中继节点终端设备和所述至少一个移动中继节点蜂窝站按照不同的ID进行区分。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过所述第一通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据；以及
在执行切换之后，通过所述第二通信链路传输通过所述多个通信会话接收到的数据。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，建立所述第一通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到所述源DeNB设备；以及
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第一小区作为能够与所述UE通信的第一蜂窝站。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，建立所述第二通信链路包括：
将所述移动中继节点附着到目标DeNB设备；以及
配置所述移动中继节点包含可被所述多个UE识别的第二小区作为能够与所述UE通信的第二蜂窝站。
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